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水星极地或存大量水冰
时间: 2012-12-25      文章来源: 中国科技网      发表评论>>

水星北极。图像中的红色区域标示出了水星北极地区迄今在所有信使号观测图像中均没有光照涉及的永久阴影区。黄色区域则是地基雷达观测显示出的高反射明亮区域,可以看出两者之间的吻合度

水星北极。图像中的红色区域标示出了水星北极地区迄今在所有信使号观测图像中均没有光照涉及的永久阴影区。黄色区域则是地基雷达观测显示出的高反射明亮区域,可以看出两者之间的吻合度

新浪科技讯北京时间12月4日消息,据美国宇航局网站报道,该局正在水星轨道运行的信使号探测器获取的最新数据显示这颗行星上拥有大量水冰。大卫·劳伦斯(David Lawrence)是来自约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)的信使号首席科学家,也是一篇近日发表在在线版《科学通报》杂志上论文的第一作者。劳伦斯表示:“最新数据显示在水星极区存在水冰,如果将这些水冰平均铺满整个华盛顿,其厚度将超过两英里(约合3.2公里)。”

考虑到水星距离太阳如此之近,这颗行星上似乎是不可能存在水的。但是由于水星的自转轴倾角非常小,接近于零(更准确的说是不到1度),因此在水星的极区存在很多永久阴影区。科学家们在数十年前便开始猜测在这些永久阴影区内可能存在水冰。

1991年,这一想法得到了一项重要证据,当时世界上最强大的射电望远镜——设在波多黎各岛上的阿雷西博射电天线向水星发射的雷达波,在其反射信号上发现这颗行星的极区存在一些反射率高的异乎寻常的“亮区”。这些亮区的雷达波反射率非常高,其特性和水冰非常相似。除此之外,很多这种明亮反射区的位置和1970年代美国水手10号探测器拍摄的水星地表大型陨击坑的位置相对应。不过科学家们一直无法确定这些亮区的位置和极区的那些永久阴影区位置是否同样相互吻合。

但是,随着去年信使号抵达水星,这一切疑惑都烟消云散了。信使号探测器搭载的水星双成像系统在2011年和2012年年初拍摄的图像证明,那些强烈反射雷达波的亮区的确都位于水星南北两极的永久阴影区内。

而现在,来自信使号的最新数据确认了水星北极永久阴影区内沉积物质的主要成分确是水冰。在其中一些最寒冷的区域,水冰直接暴露于地表。而在一些稍稍温暖一些的区域,似乎有一些稍显暗色的物质覆盖着水冰表面。

信使号使用中子能谱设备测量雷达反射亮区的氢原子丰度。通过这些测量数据就可以推算出冰的富集量。劳伦斯表示:“这些中子数据显示在水星极区的高雷达反射区域存在一层平均厚度约为数十厘米的富氢物质层,其上方还覆盖有一层10~20厘米厚的表层,这层表层中的氢含量则相对较低。”他指出:“这层覆盖在下方的富氢层的氢含量比例和纯净的水体相当。”

根据美国宇航局戈达德空间飞行中心的格里高利·纽曼(Gregory Neumann)的说法,信使号搭载的水星激光高度计(MLA)获得的数据已经在水星地表获取了超过1000万个高程数据,用以制作高精度地形图。这些高程数据同样支持了水冰存在的看法。在另外一份论文中,纽曼和同事们报告了首次对水星处于永久阴影区的北极地区进行的高程测量,结果显示这些区域存在一些不规则的明亮和暗色的沉积物。

纽曼表示:“在此之前还从未有人在水星上看到过这些阴暗区域,因此它们一直充满神秘感。”纽曼认为这些明亮和暗色的物质都是由彗星或小行星携带到水星上来的。这种说法得到了加州大学洛杉矶分校大卫·佩吉(David Paige)教授一篇文章的支持。佩吉指出:“这些暗色物质可能是一些复杂有机化合物的混杂体,它们由彗星和富含有机物的小行星在撞击水星时携带而来。可能也正是通过同样的机制,水也被带到了这颗太阳系最内侧的行星上。”

西恩·所罗门(Sean Solomon)来自哥伦比亚大学拉蒙特-多赫提地球观测台,也是信使号项目首席科学家。他说,覆盖在水冰成分表面的一层黑色物质则让事情变得更加复杂了。他说:“在超过20年的时间里,科学家们一直在争论这颗最靠近太阳的行星上的永久阴影区是否存在大量的水冰。现在信使号为这个问题给出了一个明确的肯定答案。”

不过所罗门也指出:“新的观测结果也引出了新的问题。这些位于极区的黑色物质大部分都是有机质吗?这些物质究竟经历了何种化学反应过程?水星地表或地下是否有一些区域同时存在液态水和有机质?只有对水星开展持续的研究,我们才能最终回答这些问题。”(晨风)

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